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Thema: Transient Dynamic Analysis (3888 mal gelesen)
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powerplay Mitglied
Beiträge: 6 Registriert: 23.11.2010
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erstellt am: 23. Nov. 2010 14:47 <-- editieren / zitieren --> Unities abgeben:
Hallo Leute, ich möchte eine Transient Analyse für einen in einer WZM eingepsannten Holzbalken durchführen. Eine harmonische Analyse geht leider nicht, da ich CONTAC52 Elemente verwende, die nicht linear sind. Ich habe zuvor eine Modal Analyse durchgeführt und die entsprechenden Eigenfrequenzen ermittelt und wollte mir nun das Systemverhalten (unter Berücksichtigung der Kontakt Elemente) anschauen. Ich verwende viele Solid Elemente und dadurch dauert die Berechnung sehr lange. Wie ihr am code sehen könnt, führe ich nur wenige Punkte (quasi nur eine Periode) die Analyse durch. Diese Berechnung hat auch scon mehrere Stunden (~5h) gedauert. 1. Ist die Anzahl der Punkte genug um eine richtige und aussagekräftige Systemantwort zu bekommen? Ich kenne mich mit dem Post Processing (General und Time-history) nicht wirklich gut aus. 2. Wie kann ich mir die Systemantwort als Bilder und Animation anschauen? Ich möchte auch die Schwingungsamplituden als Datenpunkte in einer txt datei haben um sie ggf. noch in Excel auszuwerten. Ich habe bisher eigentlich keine richtigen Post-Processing commands implementiert und weiß nicht recht was ich mit dem Ergebnis anfangen soll. (Die Frequenz mit der das System angeregt wird, ist eine Eigenfrequenz. Also erwarte ich eigentlich große Schwingungsamplituden erwartet.) Kennt sich hier auch jemand mit CONTAC52 Kontakt Elementen aus? Ich verwende sie um die Verbindung zwischen einem starren Tisch und dem Holzbalken der darauf liegt zu modellieren. Der Tisch ist an sich nur eine Lagerung und übt keine Kräft in positiver Koordinatenrichtung aus. 3. Wie muss man in diesem Fall die Kontaktparameter wählen? KN? KS? REDFACT? Reibung (Holz-Stahl)? Und hier ist der Code der Transient Analyse:
/SOLUTION /TITLE,Transient Analysis ANTYPE,TRANS,NEW TRNOPT,FULL nlgeom,on ! Geometric Nonlinearities sstif,on OUTRES,ALL,ALL f = 388.52 ! Frequency of forcing function f_max = 432.66 ! Highest frequency of interest; needed for calculation of ITS cLength = 1/f ! Cycle length: Simulates for exactly 1sec nFAP = 4*cLength*f ! Number of force application points FZmax = 200 ! 200N F_AX = 100 ! 100N - Axial base displacement dt = (1/4)*(1/f) INIT = 1e-5 ! Starting time (must be > 0), convergence criterion ITS = 1/(20*f_max) DELTIM,ITS AUTOTS,ON ! Automatic Time Stepping is on TM_START = INIT TM_END = cLength + INIT ! Ending time of the transient TM_INCR = dt ! Time increment *DIM,TFORCE,TABLE,nFAP+1 ! Defining a (nFAP+1)x1x1 table, *DO,i,1,nFAP+1,1 t = ((i-1)/(4*f))+INIT TFORCE(i,1) = FZmax*sin(f*t+INIT) ! Force values in column 1 TFORCE(i,0) = t ! Corresponding time values in column 0 *ENDDO *DO,TM,TM_START,TM_END,TM_INCR TIME,TM ! Time value NSEL,S, , ,11807,11811 ! Select last part of beam for load application F,ALL,FZ,-TFORCE(TM) ! Time-varying force at selected nodes F,ALL,FX,-F_AX ! Constant force at selected nodes SOLVE *ENDDO SAVE FINISH Vielen Dank :-)
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powerplay Mitglied
Beiträge: 6 Registriert: 23.11.2010
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erstellt am: 23. Nov. 2010 15:11 <-- editieren / zitieren --> Unities abgeben:
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cgebhardt Moderator Maschinenbauingenieur
Beiträge: 1449 Registriert: 20.11.2000
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erstellt am: 26. Nov. 2010 08:33 <-- editieren / zitieren --> Unities abgeben: Nur für powerplay
Hallo, 1. Prüfen Sie, welche Schwingungsformen / Frequenzen Sie noch in der transienten Analyse auflösen wollen und wählen Sie anhand der höchsten Frequenz den Zeitschritt (mind 20 Punkte um eine Periode aufzulösen, das scheint so zu passen). 2. Bilder: /Post1 Set,time pldi (plot discplacement) plns,sige (plot vergleichsspannung) Animation am besten übers menü. Verläufe für bestimmte Punkte: /Post26 nsol,... Ergebnisse definieren prvar,... Ergebnisse listen (text) plvar,... Ergebnisse plotten Einfacher gehts beim Anwenden in der Workbench-Umgebung. Dort selektiert man den Auswertepunkt und Graph und Textausgabe sind sofort da, ebenso Animation. 3. Warum die 52er Kontaktelemente? Das ist nicht mehr der aktuelle Stand der Technik. Und gerade bei Relativbewegung ist es geschickter auf die Fläche-Fläche-Kontakte umzusatteln. Gruss Christof Gebhardt
------------------ Christof Gebhardt CAD-FEM GmbH Marktplatz 2 85567 Grafing Tel. +49 (0) 8092 7005 65 cgebhardt(at)cadfem.de www.cadfem.de Eine Antwort auf diesen Beitrag verfassen (mit Zitat/Zitat des Beitrags) IP |
powerplay Mitglied
Beiträge: 6 Registriert: 23.11.2010
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erstellt am: 29. Nov. 2010 02:00 <-- editieren / zitieren --> Unities abgeben:
Vielen Dank, für die hilfreiche Antwort. Contac52 bzw Node-to-node ist nicht mehr Stand der Technik? Ich dachte das wäre die einzige Möglichkeit um diese Art von Lagerung zu modellieren, wo der Balken abheben darf, aber nicht in den Tisch hineinpenetrieren kann. 1. Welche Surface-to-surface Kontakt Elemente wären denn eine gute Alternative? Und was müsste ich bei der Parameterwahl beachten? Die Kontakt Elemente (unabhängig davon welche ich nehme) drücken Randbedingungnen für das zu untersuchende Objekt aus. Also spielen sie eine Rolle für die Eigenfrequenzen und Schwingungsformen des Objektes. Da Kontakt Elemente aber nicht linear sind werden sie im Modus der Modal Analyse völlig ignoriert. Somit müssten die Ergebnisse der Modal Analyse ja eigentlich falsch sein. 2. Wie kann ich Randbedingungen (via Kontakt Elemente) in der Modal Analyse berücksichtigen? Zwangsbedingungen werden in der Modal Analyse nicht berücksichtigt, dafür aber in der Transient Analyse. Eine Zwangsbedingung ist das Gewicht meines Balkens. 3. Wie sollte das Gewicht (die Gewichtskraft) des Balkens in der Transient Analyse möglichst realistisch modelliert werden? Der Balken kann ja nicht als eine Punktmasse betrachtet werden. Ich habe den Tisch,auf dem mein Balken liegt, genau wie den Balken selbst Solid45 Elemente definiert. 4. Würde sich für den Tisch (Stahl) anbieten, einen anderen Element Typ zu nehmen, um die Berechnungszeit der Transiet Analyse zu reduzieren? Vielen Dank
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cgebhardt Moderator Maschinenbauingenieur
Beiträge: 1449 Registriert: 20.11.2000
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erstellt am: 29. Nov. 2010 09:02 <-- editieren / zitieren --> Unities abgeben: Nur für powerplay
Hallo, die 52er Elemente waren der Stand vor ca. 20 Jahren. Dann kamen die Punkt-Fläche Kontakte, und seintca. 10 Jahren die Fläche Fläche (Target 169/170, Contact 171/178). Richtig, in der Modalanalyse kann kein nichtlinearer Kontakt enthalten sein. Entweder Kontakt linearisieren (Mit Linear Pertubation in R13 ein Klacks) oder wenn das nicht geht mit dem nichtlinearen Kontakt transient rechnen (braucht deutlich mehr Rechenzeit). 3. Erdanziehungskraft einschalent (ACEL definiern). 4. Man kann die Teile, die sich nicht nennenswert deformieren evtl. auf Starr setzen. In der Workbench-Umgebung geht man dazu auf das Teil und wählt im Detailfenster die option "Flexible" und setzt sie um auf "Rigid". Ich empfehle, das 3D-Modell der Struktur in die Workbench einzulesen. Dort ist die ganze Vorgehensweise (Kontaktelemente-Definition, Kombination verschiedener Analysen NL-Statik--> Modal) viel angenehmer zu bewerkstelligen. Gruss Christof Gebhardt ------------------ Christof Gebhardt CAD-FEM GmbH Marktplatz 2 85567 Grafing Tel. +49 (0) 8092 7005 65 cgebhardt(at)cadfem.de www.cadfem.de Eine Antwort auf diesen Beitrag verfassen (mit Zitat/Zitat des Beitrags) IP |
powerplay Mitglied
Beiträge: 6 Registriert: 23.11.2010
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erstellt am: 29. Nov. 2010 15:51 <-- editieren / zitieren --> Unities abgeben:
Danke für die Tipps!! ;-) 1. Contact Element Was ist denn mit CONTA173? Die Element Reference führt dieses Kontakt Element als einziges 3D Fläche-zu-Fläche Element auf. 171 ist 2D und 178 ist auch Node-to-Node was wir ja eigentlich nicht wollen. 2. Beim Definieren der starren Bereiche, habe ich mich an die zweite Methode (mit dem Link8) aus diesem Paper gerichtet (http://www.padtinc.com/docs/focus/issues/20020131.pdf). Was sagen Sie dazu? Ich habe es getestet und es sah sehr gut aus. 3. Transient Analysis Ich habe meine Code aus dem ersten Beitrag mittlerweile verbessert und die Fehler gefunden. Die Analyse dauert zwar lange, funktioniert aber grundsätzlich. Angenommen ich habe das Kontakt Problem gelöst, wie wähle ich in der Transient Analyse den Frequenzbereich für den nach Eigenfrequenzen gesucht werden soll? In dieser Analyse habe ich f zuvor in der Modal Analyse ermittelt und dann eingetragen. f war dann die Frequenz der Kraft. ANTYPE,TRANS,NEW TRNOPT,FULL NLGEOM,ON ! Geometric Nonlinearities SSTIF,ON OUTRES,ALL,ALL f = 417.57 ! Frequency of forcing function pi = 3.14159265 P = 2*pi/f ! Period cLength = 3*P ! Cycle length: Simulates exactly for 1 period cycle nFAP = 4*cLength*f ! Number of force application points per period FZmax = 4000 ! 4000 N F_AX = 1000 ! 1000 N - Axial base displacement IniT = 1e-5 ! Initial time when trigger force starts acting (convergence criterion: must be > 0) ITS = 1/(20*f) DELTIM,ITS AUTOTS,ON ! Automatic Time Stepping is on TM_START = IniT TM_END = cLength + IniT ! Ending time of the transient TM_INCR = (TM_END-TM_START)/nFAP ! Time increment *DIM,TFORCE,TABLE,nFAP+1 ! Defining a (nFAP+1)x1x1 table *DO,i,1,nFAP+1,1 t = ((i-1)/(4*f))+IniT TFORCE(i,1) = FZmax*sin(f*t-IniT) ! Force values in column 1 TFORCE(i,0) = t ! Corresponding time values in column 0 *ENDDO j = 1 ! Temporary Variable for second *DO loop *DO,TM,TM_START,TM_END,TM_INCR TIME,TM ! Time value NSEL,S, , ,11807,11811 ! Select last part of beam for load application F,ALL,FZ,TFORCE(j,1) ! Time-varying force at selected nodes F,ALL,FX,-F_AX ! Constant force at selected nodes SOLVE j = j+1 *ENDDO SAVE FINISH Eine Antwort auf diesen Beitrag verfassen (mit Zitat/Zitat des Beitrags) IP |
powerplay Mitglied
Beiträge: 6 Registriert: 23.11.2010
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erstellt am: 29. Nov. 2010 16:14 <-- editieren / zitieren --> Unities abgeben:
Zu 1: Wichtig bei der Wahl der Contact Elemente ist, dass der Balken theoretisch abheben darf und sich in andere Koordinatenrichtungen bewegen kann. Der Balken darf nur nicht in den Tisch hineinpenetrieren. Eine Antwort auf diesen Beitrag verfassen (mit Zitat/Zitat des Beitrags) IP |
cgebhardt Moderator Maschinenbauingenieur
Beiträge: 1449 Registriert: 20.11.2000
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erstellt am: 30. Nov. 2010 08:17 <-- editieren / zitieren --> Unities abgeben: Nur für powerplay
Hallo, zu 1.: Ja, das 173 ist das element, das man heute in der Regel verwendet, sofern man lineare Elemente hat, sonst 174. zu 2.: Kann Richtig sein, muss es aber nicht. Die Frage "Stimmt diese Modellierung" kann man nur dann beantworten, wenn das Berechnungsziel klar ist und die Einschränkungen, die durch die Modellierung getroffen werden. Wenn Sie es getestet haben und es "sah sehr gut aus" ist ja alles in Butter. Das klingt jetzt etwas lakonisch, aber so eine Frage ist seriös nicht beantwortbar, ohne das Fass richtig aufzumachen. Wenn Sie das wollen, dann auch bitte richtig (wie haben Sie es modelliert, was schauen Sie sich an, was wollen Sie auswerten, was sieht in Ihren Augen gut aus, was nicht). zu 3. In der transienten Analyse wählt man keinen Frequenzbereich, für den nach Eigenfrequenzen gesucht werden soll. Diese Frage beunruhigt mich, weil Dynamik im Frequenzbereich und im Zeitbereich grundsätzlich unterschiedlich funktionieren. Die Frage klingt für mich danach, dass das Script für die Analyse von irgendwo übernommen wurde und jetzt was gerechnet wird, die Bewertung dessen was da passiert aber auf recht dünnem Eis passiert. Ich will niemandem zu Nahe treten, aber das kann leicht ins Auge gehen, wenn nicht klar ist, welche Einstellungen welche Konsequenzen haben. Deshalb: Holen Sie sich Hilfe. Nicht (nur) über dieses Forum, sondern jemandem aus Fleisch und Blut, der mit Ihnen die Unterschiede einer Modalanalyse und einer transienten Analyse durchgeht mit Ihnen an Ihrem Modell durchgeht. Den Unterschied zu den verschiedenen dynamischen Analysen kann man hier nochmal kurz nachlesen. http://ww3.cad.de/foren/ubb/Forum101/HTML/005308.shtml#000003 Kurz zu der Vorgehensweise die Sie hier anwenden sollten: Modell linearisieren, Modalanalyse machen, interessante Frequenzen abschätzen, anhand der höchsten interessanten Frequ. den Zeitschritt festlegen, transient dynam. Analyse machen mit nichtlinearem Modell. Gruss christof Gebhardt ------------------ Christof Gebhardt CAD-FEM GmbH Marktplatz 2 85567 Grafing Tel. +49 (0) 8092 7005 65 cgebhardt(at)cadfem.de www.cadfem.de Eine Antwort auf diesen Beitrag verfassen (mit Zitat/Zitat des Beitrags) IP |
cgebhardt Moderator Maschinenbauingenieur
Beiträge: 1449 Registriert: 20.11.2000
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erstellt am: 03. Dez. 2010 08:08 <-- editieren / zitieren --> Unities abgeben: Nur für powerplay
Hallo, die PM habe ich bekommen, Vorschlag war, wir telefonieren, ich weiß aber nicht ob das angekommen ist. Wenn es wirklich wichtig ist, so wie geschrieben, kann ich anbieten, wir setzen uns am Sonntag zusammen und gehen das miteinander am Modell durch. Von der Modalanalyse über die harmonische bis zur transienten. Wir machen das in der Workbench können die notwendigen Schritte in 2-3 h erledigen. Gruss Christof Gebhardt ------------------ Christof Gebhardt CAD-FEM GmbH Marktplatz 2 85567 Grafing Tel. +49 (0) 8092 7005 65 cgebhardt(at)cadfem.de www.cadfem.de Eine Antwort auf diesen Beitrag verfassen (mit Zitat/Zitat des Beitrags) IP |
StephanMünchen Mitglied
Beiträge: 6 Registriert: 22.07.2013
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erstellt am: 24. Jul. 2013 17:08 <-- editieren / zitieren --> Unities abgeben: Nur für powerplay
Hallo Hr. Gebhardt und Ansys-Nutzer Wenn ich eine Wechselspannung erzeuge und sie an einem Piezo-Aktor anbringe (der Piezo ist auf einem Balken), !----------------------------------------------------------------------------------------------- *DIM,U,TABLE,schritte+1 ! Erstellen der Tabelle für die Wechselspannung *DO,i,1,schritte+1,1 t=((i-1)/(4*omega))+t0 ! Zeitschritt U(i,0)=t ! 1.Spalte: Zeitverlauf U(i,1)=1000*sin(omega*(t-t0)) ! 2.Spalte: Spannungsverlauf *ENDDO j=0 ! Angfangswert für *DO-Schleife *DO,TM,t0,te,dt j=j+1 TIME,TM ! Zeit-Variable cmsel,s,PO_EL ! Elektrode auswählen d,all,volt,U(j,1) ! Spannung cmsel,s,PO_EB ! Elektrode auswählen! d,all,volt,0 ! Spannung allsel solve *ENDDO !----------------------------------------------------------------------------------------------- schwingt der Balken nicht um die Ruhelage sondern nur einseitig. Wenn ich aber solche Spannung habe: !----------------------------------------------------------------------------------------------- *do,s,1,schritte time,dt*s+t0 cmsel,s,PO_EL ! Elektrode auswählen d,all,volt,1000*sin(2*pi*s/schritte) ! Spannung cmsel,s,PO_EB ! Elektrode auswählen! d,all,volt,0 ! Spannung allsel solve *enddo !----------------------------------------------------------------------------------------------- schwingt er dann um die Ruhenlage. Vielen Dank! [Diese Nachricht wurde von StephanMünchen am 24. Jul. 2013 editiert.] Eine Antwort auf diesen Beitrag verfassen (mit Zitat/Zitat des Beitrags) IP |
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